#include <iostream>
using namespace std;

int count = 0;  // 记录状态的数量

// 检查当前状态是否安全，即狼不会吃掉鸡，鸡不会吃掉谷子
bool IsSafe(int now[]) {
    // 检查狼会不会吃掉鸡
    if ((now[1] == now[2]) && (now[0]!= now[1]))
        return false;
    // 检查鸡会不会吃掉谷子
    if ((now[2] == now[3]) && (now[0]!= now[2]))
        return false;
    return true;
}

// 备忘录函数，检查当前状态是否已经出现过
bool isRepeated(int now[], int dira[], int a, int step) {
    for (int i = 0; i < step; i++) {
        if (dira[i] == a) {
            return true;
        }
    }
    return false;
}

// 展示路径数组
void display(int dira[]) {
    for (int i = 0; i <= 17; i++) {
        cout << dira[i] << " ";
    }
    cout << endl;
}

// 根据路径数组输出过河的步骤
void path(int dira[]) {
    int i = 0;
    while (dira[i]!= 0) {
        int diff = dira[i] - dira[i + 1];
        switch (diff) {
            case 8:
            case -8:
                cout << "农夫独自过河" << endl;
                break;
            case 12:
            case -12:
                cout << "农夫带狼过河" << endl;
                break;
            case 10:
            case -10:
                cout << "农夫带鸡过河" << endl;
                break;
            case 9:
            case -9:
                cout << "农夫带谷子过河" << endl;
                break;
            default:
                cout << "未知动作" << endl;
                break;
        }
        i++;
    }
}

// 回溯法函数
void backtracking(int now[], int dira[], int step) {
    // 剪枝
    int a = now[0] * 8 + now[1] * 4 + now[2] * 2 + now[3] * 1;
    if (isRepeated(now, dira, a, step) ||!IsSafe(now)) {
        return;
    }
    dira[step] = a;

    if (now[0] == 0 && now[1] == 0 && now[2] == 0 && now[3] == 0) {
        count++;
        cout << "过河的第" << count << "种方法" << endl;
        // display(dira);
        path(dira);
        cout << endl;
        return;
    }

    // 尝试每种可能的移动方式
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        if (now[i] == now[0]) {  // 物体和农夫在同一侧
            int temp[4];
            for (int j = 0; j < 4; j++) {
                temp[j] = now[j];  // 备份当前状态
            }

            now[i] =!now[i];  // 移动物体
            if (i!= 0) {
                now[0] =!now[0];  // 移动农夫
            }
            backtracking(now, dira, step + 1);  // 递归调用
            for (int j = 0; j < 4; j++) {
                now[j] = temp[j];  // 恢复当前状态
            }
        }
    }
}

int main() {
    int now[4] = {1, 1, 1, 1};  // 农夫、狼、鸡、谷子的初始位置都在河的一侧
    int dira[18] = {0};
    backtracking(now, dira, 0);  // 调用回溯法函数
    return 0;
}